Sekvence genů pavoučího hedvábí odhalena - může se jednat o významný krok v oblasti vývoje biomateriálů?

Výzkumná dvojice University of Maryland Baltimore Country Sarah Stellwangenová a Rebecca Renbergová z Laboratoře Armádního Výzkumu představily první kompletní sekvence dvou genů, které umožňují pavoukům vyrábět hedvábí – lepkavou hmotu, která dává základ pavučinám a drží lapenou kořist pevně v síti.

Výzkum chemické podstaty pavučin byl vždy atraktivní disciplínou. Jde totiž o materiál, vynikající vysokou mírou pevnosti v tahu a zároveň úchvatnou flexibilitou. Disponuje vyšší pevností v tahu než ocel a je 3x pevnější než kevlar, materiál, ze kterého jsou vyráběny například neprůstřelné vesty.

Existuje více než 45 000 známých druhů pavouků, z nichž každý vytváří mezi jedním až sedmi druhy typů tohoto hedvábí. Tato značná variabilita doposud úspěšně skrývala sekvenci genů, které jsou všemi typy sdílené a tedy klíčové pro jeho syntézu.

Zdálo by se, že jeho masové produkci již nic nestojí v cestě. „Narážíme na komplikace, které ukazují, že vyrábět pavoučí hedvábí průmyslově bude velmi náročné,“ zní z úst výzkumnic, které sekvenování genů obětovaly celé 2 roky práce. Pavouci totiž výsledné lepkavé směsi dosahují přeměnou tekutiny na pevná lana pomocí komplikovaného fyziologického procesu uvnitř svých těl.

„Ukázalo se, že produkovat pavoučí hedvábí ve vysoké kvantitě je za hranou našich možností. Jsme schopny dosáhnout přeměny tekutého prekurzoru na pevné lano. Výzvou ovšem zůstává přenesení tohoto komplexního procesu pavoučích těl do průmyslového měřítka,“ objasňuje stěžejní problém Stellwagenová.

K čemu by masová produkce hedvábí mohla v praxi sloužit? Stellwagenová v něm vidí velký potenciál jakožto ochranného prostředku proti zemědělským škůdcům. Přesně k tomu bylo koneckonců samotnou přírodou vytvořeno.

Například zemědělci by mohli tuto proteinovou směs aplikovat na své plantáže, nebo stodoly s ustájenými zvířaty, jako ochrannou bariéru před hmyzem přenášející nemoci. Ta by pak byla smyta deštěm bez obav ze znečištění prostředí nebezpečnými pesticidy, které jsou aktuálně pro ochranu plodin běžně používány.

Sarah Stellwagenová hledí kupředu. „Teď, když známe kompletní sekvenci obou stěžejních genů nás zajímá chemická složení hedvábí produkované jinými pavoučími druhy.“

Bude mít do budoucna výzkum praktický dopad? Vzhledem k nekončícím bojům proti agresivním zemědělským metodám je to více než pravděpodobné a výzkum tak přináší další zajímavý způsob masového využití přírodních materiálů.